珠江三角洲机动车排放清单的开发及其不确定性分析论文学位论文.docx
- 文档编号:6646716
- 上传时间:2023-01-08
- 格式:DOCX
- 页数:75
- 大小:1.79MB
珠江三角洲机动车排放清单的开发及其不确定性分析论文学位论文.docx
《珠江三角洲机动车排放清单的开发及其不确定性分析论文学位论文.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《珠江三角洲机动车排放清单的开发及其不确定性分析论文学位论文.docx(75页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
珠江三角洲机动车排放清单的开发及其不确定性分析论文学位论文
硕士研究生学位论文
题目:
珠江三角洲机动车排放清单的开发
及其不确定性分析
姓名:
马因韬
学号:
10413093
院系:
环境学院
专业:
环境科学
研究方向:
环境规划与管理
导师姓名:
栾胜基教授
二00七年六月
版权声明
任何收存和保管本论文各种版本的单位和个人,未经本论文作者同意,不得将本论文转借他人,亦不得随意复制、抄录、拍照或以任何方式传播。
否则,引起有碍作者著作权之问题,将可能承担法律责任。
摘要
随着珠三角经济的快速发展,城市及区域的空气污染问题也日益凸现。
主要由机动车排放的氮氧化物超标严重,同时还引发了区域性光化学污染,使得大气能见度日益下降。
珠江三角洲正面临着从煤烟型污染转为以机动车为代表的NOx污染,以及由臭氧为代表的复合型大气污染的严峻污染局面。
在已有的珠三角排放清单的研究中,机动车排放清单的不确定性较大。
本文在利用美国环保署的MOBILE6.2模型编制2004年珠江三角州地区机动车排放清单的基础上,以轻型车为例,首次探讨了如何定量分析机动车排放清单估算中的不确定性。
本研究是在综合考虑了不同模型的适用范围,应用经验和修正难易程度的基础上选用EPA开发的MOBILE6.2计算2004年珠三角地区的机动车排放清单。
通过在广州、东莞、惠州车管所的数据调查收集,获得了VMT,登记分布、燃料比例等一系列模型的计算参数。
结合现有的研究资料,本研究使用经本地基础排放率修正过的MOBILE6.2计算了2004年珠江三角洲地区机动车排放清单。
计算结果表明:
2004年珠三角共排放VOC385kt,NOx246.4kt,CO2466.2kt。
本文以轻型车为例,利用上海2003年的六辆欧二标准的轻型车的FTP(美国联邦测试规程)测试数据,分析了珠江三角洲轻型车排放因子和排放量的不确定性。
在不改变MOBILE6.2模型基本物理结构的基础上,本研究在模型框架内增加一个用以分析清单不确定性的特性。
该特性可以识别轻型车基础排放率和车辆行驶里程(VMT)的不确定性,并且通过蒙特卡罗模拟法传递这些输入的不确定性,计算排放清单的不确定性。
计算结果表明:
2004年珠三角轻型车HC排放因子的不确定范围为:
-4.80%-+4.80%,排放量的不确定范围为-7.10%-+7.10%;CO排放因子的不确定范围为-11.58%-+11.58%,排放量的不确定范围为-9.60%-+9.60%;NOx排放因子的不确定性范围为:
-16.80-+16.80%,排放量的不确定范围为:
-12.40%-+12.40%。
本文利用轻型车进行的不确定性方法属于如何应用MOBILE6.2定量化分析机动车排放清单不确定性的示范性研究。
其他车型也可采用同样的方法。
最后本文对如何提高清单质量,以及结合模型敏感性分析识别重要的不确定源进行下一步不确定性分析提出了建议。
关键词:
珠江三角洲,MOBILE6.2,机动车排放清单,不确定性分析
ThecompilationofvehicleemissioninventoryinPearlRiverDeltaRegionanditsuncertaintyanalysis
MaYintao(EnvironmentalScience)
DirectedbyProfessorLuanShengji
Abstract:
Alongwiththefasteconomicdevelopment,urbanandregionalairpollutionbecomesmoreandmoreprominent.NOx,emittedmainlybymotorvehicles,exceedsthestandardseriously,andreducestheatmospherevisibility.PearlRiverDelta(PRD)regionisencounteringserioussituationsfromfuliginouspollutiontoNOxpollutionrepresentedbymotorvehicles,andphotochemicalsmogpollutionrepresentedbyozone.InthepreviousresearchonPRDemissioninventory,itwasfoundthatlargeuncertaintyexisted.Onthebasisofcompiling2004PRDvehicleemissioninventoryusingU.S.EPAMOBILE6.2model,thisthesisdemonstratedtheuseofquantitativeprobabilisticmethodstocharacterizetheuncertaintyinemissionsfromlightdutyvehicles.
Consideringthemodeladaptability,modificationexperience,thisstudychosetheMOBILE6.2developedbyEPAtocompiletheemissioninventoryofPRDfortheyearof2004.Throughanine-daysurveyinGuangzhou,Huizhou,Dongguanvehicleadministrationdepartment,asetofmodelparameterswereobtained,includingVMT,registrationdistribution,fuelfraction,andothers.Combinedwithavailableresearchresults,thisstudycompiledthe2004PRDvehicleemissionswiththeuseofamodifiedMOBILE6.2modelbyusinglocalparameterssuchasbaseemissionrates.Theinventoryshowsthatin2004,PRDemittedatotalamountof385ktforVOC,246.4ktforNOx,and2466.2ktforCO.
UtilizingFTPtestresultsofsixEURO2light-dutyvehiclesconductedinShanghai,2003,thisstudyanalyzedtheuncertaintyinemissionsfromlight-dutyvehiclesinthePRDregion.WithoutchangingthefundamentalstructuresofMOBILEmodel,thisstudyimplementedanadditionalfeaturewhichwassuitedintotheframeworkofMOBILE6.2toconductuncertaintyanalysisinemissioninventory.Thisfeaturecancharacterizeuncertaintyinbaseemissionratesandvehiclemileagetraveled(VMT)fromthelight-dutyvehiclecategory,andpropagateuncertaintyintheseinputstoquantifyinemissionswiththeuseofMonteCarlosimulationtechnique.
Theuncertaintyanalysisresultshowthatin2004,HCemissionfactoruncertaintyrangeforlight-dutyvehiclesisfrom-4.8%-4.8%,and-7.1%-7.1%foremission;-11.58%-11.58%forCOemissionfactor,and-9.6%-9.6%forCOemission;-16.8%-16.8%forNOxemissionfactor,and-12.4%-12.4%forNOxemission.
Theuncertaintyanalysisoflight-dutyvehiclesemissioninventoryconductedinthisstudyisademonstrationresearchonhowtoquantityuncertaintywiththeuseofMOBIEL6.2model.Themethodologyshowninthisstudycanbeextendedtoothervehiclecategories.Atlast,implicationsonhowtoimproveinventoryquality,conductfurtheruncertaintyanalysis,identifyimportantuncertaintysourceswiththeuseofsensitivityanalysisarediscussed.
Keyword:
PearlRiverDeltaRegion,MOBILE6.2,motorvehicleemissioninventory,uncertaintyanalysis
目录
第一章绪论1
1.1研究背景1
1.2研究现状3
1.2.1机动车排放模型的应用现状及其存在的问题3
1.2.2PRD排放清单研究现状及存在的问题4
1.2.3改进的方法7
1.3研究内容8
第二章机动车排放模型的比较与选择9
2.1机动车排放模型概述9
2.1.1机动车排放模型简介9
2.1.2代表性模型简介10
2.2模型的比较及选择14
2.2.1模型类型14
2.2.2模型地域性15
2.2.3模型的开放性16
2.2.4模型的比较与选择17
2.3MOBILE6主要计算方法18
2.3.1基础排放因子19
2.3.2温度校正21
2.3.3空调校正23
2.3.4速度校正23
2.4小结25
第三章基于MOBILE模型的不确定性研究方法27
3.1不确定性分析方法概述27
3.1.1不确定性概念介绍27
3.1.2定量的不确定性分析方法27
3.2MOBILE模型不确定性来源分析29
3.3基于MOBILE模型的不确定性分析方法29
3.3.1MOBILE模型的基本框架30
3.3.2主程序30
3.3.3MOBILE子程序30
3.3.4PRSCRN子程序流程32
3.3.5EFCLAX子程序流程33
3.3.6HRLOOP子程序流程34
3.3.7EFCASE子程序流程36
3.4基于MOBILE模型的不确定性分析框架37
3.5小结39
第四章珠三角机动车排放清单40
4.1清单编制思路40
4.2数据的收集41
4.3.模型参数的确定42
4.3.1机动车的分类42
4.3.2基本排放率42
4.3.3车龄登记分布48
4.3.4行驶里程增长率49
4.3.5机动车行驶里程比例53
4.3.6平均速度53
4.3.7道路类型的速度比例54
4.3.8道路类型的VMT比例54
4.3.9年均行驶里程56
4.3.10柴油车比例56
4.3.11其他参数57
4.4模型计算结果57
4.5珠三角机动车排放清单59
4.6小结60
第五章清单的不确定性分析62
5.1本文不确定性的研究范围62
5.2基础数据62
5.3选择概率分布模型62
5.4拟合度的图形检验64
5.5轻型车排放因子不确定性范围67
5.6轻型车排放量不确定性范围68
5.7小结71
第六章结论与展望72
参考文献74
致谢78
第一章绪论
1.1研究背景
随着珠江三角洲(PearlRiverDeltaRegion,简称PRD)经济的快速发展,城市及区域的空气污染问题也日益凸现。
2000年广东省21个地级以上市和顺德空气质量综合污染指数前10位的有7个在珠江三角洲,酸雨频率居高不下[1]。
2003年深圳有霾的天数总共有124天,有轻雾天数为221天,均是50年以来的最高记录。
其中氮氧化物超标是最严重的问题之一[2]。
据预测,由于脱硫工程的实施,未来珠江三角洲大气SO2浓度将呈下降趋势,而NOx浓度则可能维持较高的水平或略有下降,其变化趋势有如香港大气污染的历程,NOx/SO2比值将进一步升高[1]。
氮氧化物超标引发的另一严重问题是区域性光化学氧化剂污染,使得大气能见度日益下降。
表示光化学烟雾污染的臭氧浓度高值时有出现:
2000年广州、深圳、佛山和中山大气O3最大小时均值高达0.30-0.37mg/m3,超过国家标准近1倍。
在2000年4-12月新垦具有监测数据的232天中,有31天大气臭氧浓度超过国家空气质量标准,超标率为13.4%,在2000年9月6日-30日的典型过程中,25天中有12天臭氧浓度超标,超标天数占监测总天数的比例(超标率)为48%[1]。
由此可见,珠江三角洲大气污染性质正在发生根本性的转变,大气氧化性将逐步增强,珠江三角洲今后将主要从煤烟型污染转为以机动车为代表的NOx污染,以及由臭氧代表的光化学大气污染的严峻污染局面。
由于城市中氮氧化物的主要来源是机动车,而随着经济的持续快速增长,机动车数量也随之迅猛增长,在2000到2005的六年时间内,机动车的数量攀升了将近一倍[3],这极大的增强了控制难度。
因此为了采取及时有效的控制措施和方法,需要对机动车的污染进行全面研究。
一份相对准确的排放清单是所有空气污染研究的前提和良好保证,而机动车排放清单又是排放清单中不确定性最大的部分,因此珠三角地区机动车的排放清单及其不确定性的研究在珠三角空气污染和区域规划来说是十分必要的。
表1-12000-2004年珠三角机动车保有量
Table1-1vehiclenumbersinPRDfrom2000-2004
城市
机动车保有量
2000
2001
2002
2003
2004
广州
1340548
1443751
1584382
1705457
1722105
深圳
323680
382987
464143
541679
659472
珠海
86327
93307
136030
132153
145932
佛山
1358308
1399012
1405989
1505176
1620360
惠州
305074
369590
422783
470796
528295
东莞
637855
709213
863810
958707
1009535
中山
424902
440257
463048
472068
497222
江门
554612
751999
862849
987236
1114090
肇庆
329693
346114
469018
500529
523820
珠三角总计
5360999
5936230
6672052
7273801
7820831
图1-1:
2000-2004珠三角经济增长趋势和机动车增长趋势
Figure1-1:
TheeconomyandvehiclenumbersgrowthtrendinPRDfrom2000-2004
1.2研究现状
1.2.1机动车排放模型的应用现状及其存在的问题
目前,机动车污染物排放计算方法主要有两种:
模型计算和现实道路测试(onroadmeasurement)。
道路测试是通过安装在车辆上的污染排放收集系统,精确测量逐秒机动车行驶状态和污染物的排放,大大提高了对现实道路机动车排放的研究能力。
在美国最新开发的机动车模型MOVES(MobileVehicleEmissionSimulator)中也用到了大量的道路测试——PEMS装置(portableemissionmeasurementsystem,可持污染测试系统)的测试数据。
尽管道路测试比传统的台架测试更接近现实情况,但它同时也引进了很多额外的影响因素,并且由于其选择测试车辆的随机性,在应用层面,比如编制排放清单,并不如模型计算来的全面以及简单[4]。
因此,道路测试在目前情况下多用于研究层面,目的是在中观和微观层面,将污染排放和行驶工况结合起来,进一步研究现实情况下机动车的排放。
而模型,尤其是以美国EPA开发的MOBILE和欧洲的COPERT为代表的模型,经过几十年的发展,以其从中观到宏观的泛应用层面,相对低的成本而被广泛应用。
在中国在基础数据缺乏的条件下,使用应用经验丰富的模型,不失为机动车排放研究开展的途径。
此类模型使用平均速度,以计算排放因子为结果,排放因子是指车辆行驶单位距离排放的污染物的量。
但由于中国车辆管理部门的分类方式与美国的统计方式并不接轨,分类粗略,不分燃料种类,而且由于各地车辆管理方式不统一造成车辆登记数据缺失,达不到模型的数据要求,因此往往需要重新通过调查估算机动车种类及其分布。
其他的参数例如当地的机动车保有量及其构成、车辆登记分布和累积里程,VMT,速度,车流量等,基本都是通过大型的问卷,实地以及跟踪调查获得。
而调查往往会受到样本的数量,统计的方法,调查地点,被调查者的很大影响,给结果造成较大的不确定性。
基本排放率是机动车模型的核心,也是对模型进行本地化修正的重要部分。
多数中国城市的机动车污染控制尚处于起步阶段,缺少在用车工况法的测定结果,而且由于没有统一的组织部门,检测结果零散且不成系统与美国累积几十年的上万辆测试数据相比,我国现有的检测实验结果远远不够。
以1996年中国环境科学院等进行的171辆工况法检验测试结果为例,由于数量有限,而测试时的排放标准为欧前,车辆控制水平参差不齐,劣化水平高低不一,数据的离散性很大,给结果造成了很大的不确定性[5]。
表1-21996年研究测试车辆清单
Table1-2Thelistoftestvehiclesin1996
车型
厂牌
测试车数
轿车
桑塔纳、捷达—CL、奥迪100、红旗、标致505、丰田、皇冠、尼桑、夏利TJ7100、中华
62
微型车
吉林、长安SC1010、大发、松花江
18
吉普车
北京吉普、切诺基
15
中型车
BK6581(红叶)、尼桑(卡车)、尼桑(客车)、丰田(客车)、CA6440
11
重型发动机
BN492QA、EQ6100、CA6102
13
摩托车
本田、嘉陵、铃木、雅马哈等二冲程、四冲程
52
图1-2汽油轿车排放因子与行驶里程回归结果
Figure1-2TheregressionresultofLDVemissionfactorandVMT
1.2.2PRD排放清单研究现状及存在的问题
从90年代起,珠三角开始致力于排放清单的编制以期研究珠三角区域大气环境问题。
在至今近二十年的时间内,从两地政府到各个研究机构都进行过类似的清单研究,交通源是其中重要的一部分,但由于数据获取途径不同,计算方式繁简不一,因此清单的结果之间相差较大。
香港特别行政区环保署和广东环保局以1997年为基准年,共同编制了珠三角地区的排放清单,编制单位是CH2MHILL,是唯一得到广东政府和香港政府承认的排放清单。
该清单研究了区域内的RSP,NO2,SO2,VOC,和NH3,识别了这些污染的主要来源,包括能源、工业、交通,VOC源。
清单的数据来源主要来自于广东环保局,政府公开发表的报告,以及现场调查。
清单将机动车分为五种类型:
摩托车、载客汽车、出租车、轻型汽油货车,和重型柴油货车。
VKT等活动数据由每个城市的交管局和统计局提供,并由广东省环境监测中心核实。
排放因子采用公开发表和会议发表科学研究。
在这个CH2MHILL清单中,珠三角经济特区每年排放240.7千吨的VOC,31.5千吨的RSP,140.8千吨的NOx,21.1千吨的SO2。
交通是VOC和NOx的最大排放源,以及RSP的第二排放源[6]。
DavidStreets用CH2MHILL清单中的数据估算了珠三角2000年的污染排放清单。
清单研究结果得到2000年交通源排放了375.9千吨VOC,56.3千吨RSP,291.4千吨NOx,和39.9千吨SO2[7]。
王等使用2000年的清单研究了广东省交通、工业、电厂的O3,CO,NOx,SO2的排放。
清单显示65.5%的CO,49.2%的NOx人为源,68.0%的VOC人为源,17.8%的室外的O3都是交通源排放的[8]。
刘欣等在《珠江三角洲大气质量模拟和总量控制研究》中模拟了珠三角2002年的空气质量,并研究了珠三角每个城市对空气质量的贡献以及城市间相互的影响。
其中,污染源的位置,污染源的排放量,如电厂、工业源等由广东省监测中心提供。
流动源按面源处理,交通流量,道路信息等等由广东省政府提供。
研究估算了每个城市的流动源排放的SO2,NOx和PM10。
结果显示珠三角经济特区排放了21.8千吨的SO2, 238千吨NOx, 63千吨PM10[9]。
胡健林在《珠江三角洲污染源排放清单研究》中,调研了国内外排放因子研究结果,并调查了广东、福建、江西、湖南、广西、海南、贵州7省551县及香港、澳门特别行政区的能源消耗、60余种行业的产品产量、机动车保有量、禽畜存栏头数等活动水平数据等等,初步建立了人为源活动水平数据库。
流动源的排放因子来自于UNDP的项目“广州污染控制能力建设”中的隧道试验;活动数据如年均VKT也来自于该项目的调查数据;机动车保有量来自于统计年鉴数据。
面源污染,如城市地区,污染总量通过将每类车的排放因子乘以年均VKT得到;线源污染,如高速公路,污染物总量通过排放因子乘以日均交通量和路段长度得到。
研究结果显示:
广东省交通源排放了23.1千吨SO2, 331.2千吨NOx, 3677.7千吨CO, 501.9千吨VOC, 135.7千吨PM10[10]。
宋翔宇等利用COPERTⅢ模型计算了中国各
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 珠江三角洲 机动车 排放 清单 开发 及其 不确 定性分析 论文 学位
![提示](https://static.bdocx.com/images/bang_tan.gif)